ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы АТОМНЫЕ БОМБЫ И ИХ УКРОЩЕНИЕ из "Атомы сегодня и завтра " Описывая цепную реакцию деления ядра, мы пренебрегли потерей нейтронов из реактора, предположив, что каждый образовавшийся нейтрон является инициатором дальнейшего деления и что этот процесс буд ет продолжаться (и ускоряться) до тех пор, пока не израсходуется все ядерное горючее, то есть пока не будут подвергнуты делению все ядра урана. Это было сделано ради удобства, чтобы полностью сосредоточить внимание на основном механизме размножения нейтронов. Однако на практике конструктор ядерных реакторов не может не считаться с потерями нейтронов и не стараться свести их к минимуму. Мы здесь не будем вдаваться во все технические подробности этой проблемы, а ограничимся лишь обсуждением того, как вообще нейтроны могут теряться (не вызывая деления). [c.60] Любой ядерный взрыв, если бы он произошел в обычном типе ядерного реактора, явно был бы нежелательным. Учитывая все тщательно разработанные меры предосторожности, следует сказать, что вероятность такого события исключительно мала, хотя менее катастрофические происшествия все же происходили (когда, например, перегревалось и плавилось ядерное горючее). [c.60] В действительности же вероятность того, что в результате такого столкновения произойдет деление, зависит от энергии нейтрона. [c.61] Хотя мы предполагаем здесь, что каждое столкновение заканчивается делением, понятие средней длины свободного пробега может быть успешно применено и к другим видам столкновений (мы еще вернемся к этому несколько позже — в связи с понятием ядерного сечения). [c.62] Природным называют уран, химически выделяемый из урановой руды, которая сама содержит чуть более 20% урана. [c.63] В то же время совершенно непонятно, почему спонтанное деление ядер урана-238 происходит гораздо чаще, чем спонтанное деление ядер урана-235 (хотя и то и другое, конечно, наблюдается гораздо реже, чем расщепление, вызываемое бомбардировкой нейтронами). [c.63] Искусственные источники нейтронов используются и для запуска ядерных реакторов (об этом будет более подробно рассказано в следующей главе). [c.65] Строго говоря, мы должны также учитывать и форму зарядов (см. рис. 19). Если шарообразный кусок урана-235 является критическим при массе 2 кг, то кусок той же массы в виде полусферы будет подкритическим (из-за большей площади его поверхности и соответственно большей утечки нейтронов). [c.65] Однако не следует неоправданно долго останавливаться на зловещих аспектах ядерной энергии, и с этого момента мы будем рассматривать использование ее только в мирных целях. [c.66] Для водородных бомб, конечно, не существует подобного предела для массы используемого заряда. [c.66] Более полное описание основных типов ядерных реакторов будет дано в следующей главе, а пока отметим, что в сегодняшних атомных электростанциях просто заменены обычные печи, сжигающие уголь или нефть, другим источником тепла. Принцип же использования источника тот же — получение пара, приводящего в движение турбогенераторы. В будущих реакторах, в которых будет происходить прямое преобразование ядерной энергии в электрическую, потребуется, очевидно, гораздо более совершенная технология. Над ней уже кропотливо работают ученые и инженеры, исследующие возможность получения энергии, и в частности из ядерных реакций синтеза в термоядерных реакторах. Уже имеются реальные предложения по созданию ядерных реакторов, в которых ядерная печь , скажем, в 10 или 20 раз горячее, чем в современных реакторах (однако гораздо холоднее тех печей , на которых будут работать в далеком будущем термоядерные реакторы). И поскольку температура плавления твердотопливных стержней (или, вернее, их сборок) ограничивает возможности сегодняшних ядерных реакторов, то был выдвинут ряд предложений о постройке реакторов, работающих на жидком или газообразном ядерном топливе. [c.67] Данный реактор представляет собой длинный цилиндр из огнеупорного материала (рис. 21), наполненный газообразным ураном-235. Чтобы предотвратить чрезмерную утечку нейтронов, цилиндр можно окружить каким-либо веществом, эффективно отражающим и слабо поглощающим нейтроны, например тяжелой водой 2 (последняя также и замедляет нейтроны, то есть снижает их энергию). Будучи отраженными назад, в газообразный уран-235, нейтроны в большинстве случаев вызывают расщепление его ядер. Первоначальный заряд из газообразного урана-235 подбирается таким образом, чтобы после его равномерного распределения по полости цилиндра он оказался подкритическим. [c.68] Молекула тяжелой воды DjO вместо протонов р (ядер обычного водорода) имеет дейтроны (ядра тяжелого водорода, или, водорода-2). [c.68] ИХ появления (в результате расщепления газа), и, таким образом, нейтроны, накапливаясь, будут инициировать цепную реакцию. [c.69] Выделяемое при первом же взрыве тепло вполне достаточно для того, чтобы образовался ионизированный слой раскаленного газа, или плазмы, которая распространяется по цилиндру вслед за ударной волной. В таком газе орбитальные электроны отделяются от своих исходных атомов, и присутствие этих свободных электронов делает ионизированный газ (то есть плазму) электропроводящим Ч Колеблясь вместе с ионизированным газом вдоль цилиндра, волна свободных электронов создает переменный электрический ток, и, таким образом, ядерная энергия в реакторе- бомбе непосредственно превращается в электрическую (без обременительного процесса кипячения воды, необходимого для получения пара и приведения в движение турбогенератора). Конечно, мы еще должны найти способ извлекать эуу электроэнергию из реактора- бомбы , прежде чем сможем использовать его на практике. В принципе для этого можно установить соответствующие катушки-токосниматели (как показано на рис. 21) переменный электрический ток, текущий внутри реактора, будет индуцировать электрический ток в таких катушках подобно тому, как первичная обмотка трансформатора индуцирует токи во вторичной обмотке. Однако на практике токоснимающие катушки очень сложно установить настолько близко к реактору, чтобы такая индуктивная связь была достаточно эффективной. Из этого затруднительного положения можно выйти, пропустив токоснимающие электроды сквозь стенки цилиндра, однако и в этом случае весьма трудно найти такой материал для электродов, который выдержал бы громадные рабочие температуры внутри реактора (около 3500° С у внутренней поверхности цилиндра и вдвое большая — в критической зоне). [c.70] При температурах, достигаемых в реакторе- бомбе , ионизация не будет полной, какой она становится, например, при термоядерных температурах (в термоядерных реакторах). В последнем случае плазма проводит электричество даже лучше, чем металлы. [c.70] Вернуться к основной статье